电梯控制毕业设计(共37页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上2013届毕业设计学院:电气学院班级:电力1006学号:姓名:普红云题目:电梯控制系统设计.要求:电梯控制原理,基本结构,拖动系统,安装调试及安全保护. 【摘 要】:计算机接口、自控原理、检测技术、电力电子技术、电机拖动、电气控制、交直流调速系统等。随着自动控制理论、微电子技术及电力电子技术的发展,电梯的拖动方式与控制手段都发生了很大的变化,交流调速成为当前电梯拖动的主要发展方向。 随着现代城市的发展,高层建筑日益增多,电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著,因此必须努力提高电梯系统的性能,保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。
2、传统的电梯控制系统采用的是继电器逻辑控制电路,这种控制易出故障,维护不便,运行寿命短,占地空间大,正逐步被淘汰。一、 电梯的基本结构1、 制动器2、 曳引电动机3、 电气控制柜4、 电源开关5、 位置检索开关6、 开门机7、 轿内操作盘8、 轿箱9、 随行电缆10、 呼梯盒11、 厅门12、 缓冲器13、 减速箱14、 曳引机15、 曳引机底盘16、导向轮17、限速器18、导轨支架19、曳引钢丝绳20、开关碰块21、终端紧急开关22、轿箱框架23、轿箱门24、导轨25、对重26、补偿链27、补偿链导轨轮28、张紧装置15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、
3、28、 原理图 3维图 二、 电机拖动系统单相励磁、发电机组供电的直流电动机拖动三厢励磁、发电机组供电的直流电动机拖动晶闸管供电的直流电机拖动斩波控制的直流电动机拖动直流拖动轿厢运动的电力拖动方式双速交流异步电机定子串电阻调速拖动交流调压-能耗制动的交流异步电动机拖动交流调压-涡流制动的交流异步电动机拖动交流调压-反接制动的交流异步电动机拖动交流变频(VVVF)交流异步电动机拖动交流拖动直流电动机电枢串、并联电阻调速拖动方式直流电动机斩波调压调速拖动方式轿门及厅门开关运动的电力拖动方式伺服电动机拖动方式交流异步电动机VVVF调速拖动方式力矩异步电动机拖动方式 二、电梯拖动机构图电力传动方程式三
4、、 电梯运行状态1.4、电梯控制功能要求(1)电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。(2)利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。(3)能自动判断电梯的运行方向,并发出响应的指示信号。(4)电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。电机正传,电梯上升;电梯反转,电梯下降。(5)电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传,轿厢门打开;电机反转,轿厢门关闭。(6)每一层楼设有呼叫按钮;轿厢内设有开关轿厢门按钮;轿厢内的层面指令按(7)电梯启动、运行、到站实现速度的调节。(8)行车时,厅门和轿厢都不能开门。开门之后不能行车,有门连锁保护。平层时可自动开门、
5、手动开门,夹人2.2 可编程序控制器的工作方式开始内部处理通信处理RUN方式?输入扫描程序执行输出处理NY1. PLC的扫描工作方式 2-2可编程序控制器在进入RUN状态之后,采用循环扫描方式工作。从第一条指令开始,在无中断或跳转控制的情况下,按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行程序,即按顺序逐条执行程序,直到程序结束。然后再从头开始扫描,并周而复始地重复进行。可编程序控制器工作时的扫描过程如图2-1所示,包括五个阶段:内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。PLC完成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期。扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。输入端子输入映象寄存器输出映像寄存
6、器输出锁存器输出端子输入 .输出程序执行阶段输入采样阶段输出刷新阶段X001Y001Y001M1读读图2-2 PLC的程序执行过程2.3 PLC的编程语言PLC的编程语言有梯形图语言、助记符语言、顺序功能图语言等。其中前两种语言用得较多,顺序功能图语言也在许多场合被采用。本课题所采用的编程语言为梯形图语言。(1).可编程序控制器与继电器、微机在电梯控制中的应用比较在电梯的电气系统中,逻辑判断起着主要的作用,其控制系统必须起动各种控制信号和执行元件(如接触器、继电器、发光指示器、电动机以及电子元件、电力电子器件等),要达到这些控制目的,其方法有:1. 继电器接触器控制系统这种控制系统是早期电梯多
7、采用的一种控制系统。优点:与其它控制系统比较,其简单、易于理解和掌握、价格便宜。缺点:动合触点易磨损,且电接触不良;体积大;控制系统耗能大、动作噪声大;维修保养工作量大、费用高。因此这种控制系统仅用于速度不高、性能要求也不高的电梯中。2. 微机控制系统电梯的微机控制系统实质上是使控制算法不再由硬件逻辑完成,而是通过程序存贮器中的程序来完成的控制系统。因此对于有不同功能要求的电梯控制系统,只要改变程序存贮器中的程序指令即可,而无需变更或增减硬件系统的元件或布线。因此,十分方便于使用和管理,并提高系统的可靠性,减小控制系统体积,降低了能耗及其维修保养费用。虽然微机控制的电梯,与继电器控制的电梯比较
8、,它具有较大的优越性。但是,对一般的电梯而言,应用微机控制也有其局限性和不足之处。其缺点是:微型计算机是按数字运算的需要而设计的,功能比较齐全,结构比较复杂;而一般的电梯控制只需要进行简单的逻辑运算,运算方式多为“与”、“或”、“非”几种,运算位数只需1位,即“1”与“0”。因此,使用微机就有“大材小用”之嫌。此外,微机的接口电路没有标准件,而且一般不控制强电。但在电梯控制中,往往要求能直接控制110V或220V的用电设备,如用户专门配备接口电路既不方便又不可靠。综上所述,造成用微机控制的成本、运行和维修费用均较高,因此,如在一般的电梯上使用微机控制在经济上不合算。3. PLC控制系统PLC充
9、分利用了微型计算机的原理和技术,保留计算机控制的优点,而克服了它的缺点。它具有强大的生命力,各工业部门纷纷用它来改造旧有的电梯控制电路,取得了明显的效果。总之,PLC是采用微机技术制造的通用自动控制设备,它能控制开关量、模拟量、具有可靠性高、抗干扰能力强、并具有完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术、运算等功能,可以取代继电器为主的各种控制设备。它不仅能用于控制机械设备、流水线和各种设备的运行过程,将PLC用于控制电梯各种操作和处理相关信息也是可行的。3. 电梯设备3.1 电梯的分类电梯的分类有各式各样:(1)按速度分类 低速电梯 1m/s以下 高速电梯 2-3m/s 超高速电梯 3-10m/s
10、(2)按用途分类 乘客电梯 住宅电梯 观光电梯 载货电梯客货两用电梯 车辆电梯 其他电梯(3)按拖动方式分类 交流电梯 直流电梯 液压电梯 齿轮齿条电梯螺杆式电梯(4)按有无司机分类 有司机电梯 无司机电梯 有/无司机电梯(5)按控制方式分类 手柄操纵控制电梯 按钮控制电梯 信号控制电梯 集选控制电梯 群控电梯(6)按曳引机结构分类 有齿曳引机电梯 无齿曳引机电梯(7)其它分类方式按轿厢尺寸的大小分类时,经常使用“小型”、“超大型”等词来描述电梯。按机房位置不同可分为:机房位于井道顶部的上置式电梯;机房底部的下置式电梯。3.2、 电梯的主要组成部分(1) 曳引部分:通常有曳引机和曳引钢丝绳组成
11、。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。(2) 轿厢和厅门:轿厢由轿架,轿底,轿壁和轿门组成;厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式和直分式等。(3) 电器设备及控制装置:有曳引机,选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅外指示器组成。(4) 其它装置:对重装置、补偿装置等。3.3、 电梯的安全保护装置(1) 电磁制动器:装于曳引机轴上,一般采用直流电磁制动器,启动时通电松闸,停层后断电制动。(2) 强迫减速开关:分别装于井道的顶部和底部,当轿厢驶过端站换速未减速时,轿厢上撞块就触动此开关,通过电器传动控制装置,使电动机强迫减速。(3) 限位开关:当轿厢经过端站平层位置后仍未停车,此限位开关立
12、即动作,切断电源并制动,强迫停车。(4) 行程极限保护开关:当限位开关不起作用,轿厢经过端站时,此开关动作。(5) 急停按钮:装于轿厢司机操纵盘上,发生异常情况时,按此按钮切断电源,电磁制动器制动,电梯紧急停车。(6) 厅门开关:每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动;在运行中如出现厅门开关断开,电梯立即停车。(7) 关门安全开关:常见的是装于轿厢门边的安全触板,在关门过程中如安全触板碰到乘客时,发出信号,门电机停止关门,反向开门,延时重新开门,此外还有红外线开关等。(8) 超载开关:当超载时轿底下降开关动作,电梯不能关门和运行。(9) 其它的开关:安全窗开关,钢带轮的断带开关等。
13、3.4、 电梯技术发展情况(1) 电梯的速度要求越来越快,高速、超高速电梯的数量愈来愈多。(2) 电梯的拖动技术有了较大的发展,直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。逐步被交流电梯所替代,液压电梯由于运行平稳,机房位置灵活等特点,使得在低楼层场合得到愈来愈 广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展,已由以前的变级调速(AC-VP)发展成为调压调速(AC-VV)及调频调压调速(AC-VVVF),使得电梯的速度、加速度控制更加符合人们的生理要求,电梯的舒适感大为改善。(3) 电梯的逻辑控制已从过去简单的继电器接触器控制发展为可编程序控制器(PLC)和微机控制,控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集
14、选控制、并联控制、群控等,电梯可靠性得到很大的提高。(4) 电梯的管理功能不断加强,电梯广泛采用微机控制技术,不断满足拥护的使用功能要求。如紧急停车操作,消防员专用、防捣乱系统等。(5) 智能群控管理得到广泛应用。(6) 机械传动方面,由于国际上机构加工水平的不断提高,使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛,已使电梯的传动形式多样化。3.5 、电梯发展展望(1) 结构不断紧凑化,体积不断轻型化、小巧化。随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展,电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时,无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。(2) 技术含量更高,性能
15、更好。电梯行业技术发展非常迅速,几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VVVF 电梯,如今已成为电梯行业的标准配置,因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁净、更安全、更安静、更经济的特点,所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流;由于永磁技术的先进性,将来很有可能取代VVVF 技术。另外,网络控制和智能群控系统以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。(3) 安装更方便、更快捷高效、安全、可重复使用的无脚手架安装,将是高层电梯安装的主要方式,随着技术的开发、应用,电梯的硬件系统给安装带来更大的方便,使电梯安装更快、效率更高。此外,电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环
16、保安全、环保、节能、舒适,也将是未来电梯的重要发展方向。4.PLC 的选择及其软件开发4.1 可编程控制器(PLC)的选型考虑到本次设计的电梯系统有六层,且开关量居多,模拟量较少;对于开关量控制为主的系统而言,一般PLC的响应速度足以满足控制的要求,在小型PLC中整体式比模块式的价格便宜,体积也小,综合考虑后,系统选择了日本三菱公司生产的 FX2N系列 PLC。FX2N 系统 PLC 具有以下几方面的优点:1)FX2N配置灵活,除主机单元外,还可扩展 I/O 模块,A/D 模块,D/A模块和其它特殊功能模块。2)FX2N指令功能丰富,有各种指令 107 条,且指令执行速度快。3)FX2N可用内
17、部辅助继电器 M,状态继电器 S,定时器 T,寄存器 D,计数器 C 的功能和数量满足了系统控制要求的需要。4)FX2N的编程可用编程器,也可以在 PC 机上使用三菱公司的专用编程软件包 MELSOFT系列的GX Developer来进行。编程语言可用梯形图或指令表。尤其是可用 PC 机对系统实时进行监控。为调试和维护提供了极大的方便。4.2交流双速电梯的主电路图4-1是交流双速电梯的主电路图。图中M1为电梯专用型双速笼型异步电动机;KM1、KM2为电动机正反转接触器,用以实现电梯上、下行控制;KM3、KM4为电梯高低速运行接触器,用以实现电梯的高速或者低速运行;KM5为启动加速接触器;KM6
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